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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verstärken und/oder
zum Wiederinstandsetzen und/oder zum erneuten Herstellen von einer
Tafel einer vorhandenen Metallstruktur. Insbesondere bezieht sich
das Verfahren auf das Verstärken
und/oder Wiederinstandsetzen von Metalltafeln, die durch Korrosion
und/oder Abnutzung während des
Betriebs in der Dicke verringert wurden und die daher ausgetauscht
oder verstärkt
werden müssen.
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Metalltafeln,
die für
Deckplatten von Ro-Ro (oder Ro-pax) Fähren verwendet werden, erfahren Korrosion
und Abnutzungsraten im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm pro Jahr, wobei
typische Raten 0,15 mm pro Jahr sind. Gemäß den Regeln und Vorschriften von
Klassifikationsorganisationen, wie z. B. Lloyd's Register, müssen die Platten ausgetauscht
werden, wenn die ursprüngliche
Dicke um 30 % verringert ist, da dann die mechanischen Eigenschaften
beträchtlich
abgenommen haben. Die Anforderungen für den Plattenaustausch und
die entsprechende verringerte Plattendicke, welche als Funktion
der ursprünglichen Plattendicke
ausgedrückt
wird, für
typische Schiffabschnitte und Strukturelemente sind in dem technischen
Dokument von Lloyd's
Register spezifiziert, das den Titel trägt: "Thickness Measurement and Close-up Survey
of Ships in Accordance with Lloyd's Register Rules and Regulations for
the Classification of Ships – 2. Überarbeitung,
Januar 1997". Die
Verringerung des elastischen Widerstandsmoments und des Trägheitsmoments
bewirken Spannungen und Biegungen, die eine kritische Menge übersteigen. Platten
in anderen Bereichen des Schiffs müssen ebenfalls ausgetauscht
werden, wenn ihre verringerte Dicke Werte erreicht, welche durch
die Klassifikationsgesellschaften spezifiziert sind.
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Die
gegenwärtige
Praxis verlangt, dass die Deckplatte entfernt und ausgetauscht wird,
um dadurch die Lebensdauer des Schiffs zu verlängern. Dieses Verfahren nach
dem Stand der Technik erfordert extensive Arbeit und kann beinhalten:
den Austausch von Primärversteifung;
das Lösen
von Leitungen und Kabeln; das Entfernen von Feuerisolationsmaterial;
usw. von der Unterseite der Decktafeln; Gerüste und übermäßiges Schweißen. Es
ist im Allgemeinen sehr teuer, zeitaufwendig und kann sogar zu für Ermüdung anfälligen Schwachstellen
in den Schweißnähten führen, da
die Schweißnähte in situ schwierig
herzustellen sind.
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Ein
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum strukturellen Verstärken oder
Wiederinstandsetzen von versteiften Metallplatten vorzusehen, ohne die
Notwendigkeit, die versteifenden Elemente und andere Einzelheiten
zu entfernen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Verstärken einer
Tafel einer existierenden Metallstruktur vor, das die Schritte enthält:
Vorsehen
einer verstärkenden
Metallschicht auf der Tafel in einem beabstandeten Verhältnis, um
damit zumindest einen Hohlraum zwischen den inneren Oberflächen der
Tafel und der verstärkenden
Metallschicht auszubilden;
Einspritzen einer Zwischenschicht,
die aus einem nicht ausgehärteten
Kunststoffmaterial besteht, in den mindestens einen Hohlraum; und
Aushärten des
Kunststoffmaterials derart, dass es an den inneren Oberflächen der
Tafel und der verstärkenden
Metallschicht mit ausreichender Festigkeit haftet, um Scherkräfte zwischen
der Tafel und der verstärkenden
Metallschicht zu übertragen.
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Das
im Nachfolgenden beschriebene Verfahren erlaubt es in vorteilhafter
Weise, eine Metalltafel einer vorhandenen Struktur, die an das Ende
ihrer Nutzlebensdauer gelangt ist, ohne sie zu entfernen und mit
wenig Vorarbeit zu verstärken.
Dies führt
zu weniger Zeit, welche die Struktur außer Einsatz ist, während der
Wiederinstandsetzung. Die daraus resultierende verstärkte Struktur
ist lediglich marginal schwerer als eine neue Metalltafel, welche
die alte Tafel ersetzt. Dieses Verfahren erlaubt die Wiederinstandsetzung
von Hüllen,
ohne die Notwendigkeit das Schiff auf ein Trockendock zu bringen.
Die Verstärkung
sieht eine ihr eigene Dämpfung
und Geräuschisolation
vor. Das Kunststoffmaterial kann selbstaushärtend sein und man lässt es einfach
aushärten,
oder es kann z. B. wärmeaushärtend sein
und wird erwärmt,
um es auszuhärten.
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Die
vorliegende Erfindung kann selbstverständlich auf eine Tafel von jeder
vorhandenen Struktur angewendet werden, unabhängig ob alt oder neu, um sie
nach Bedarf zu verbessern, zu schützen oder zu verstärken.
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Die
Struktur, die aus der Verwendung der vorliegenden Erfindung resultiert,
ist ähnlich
zu denjenigen, die im US-Patent 5,778,813, der britischen Patentanmeldung
GB-A-2 337 022 und der britischen Patentanmeldung Nr., 9926333.7
beschrieben sind. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Materialien
und Techniken können
für die
Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden und Strukturen, die
gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert sind, können
die dort beschriebenen Vorteile und Nutzen genießen.
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Die
Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter Verweis auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Metalltafel einer vorhandenen Struktur
ist, die über
die Metalltafel unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung verstärkt
wurde;
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2 eine
Draufsicht auf eine Metalltafel einer vorhandenen Struktur während der
Verstärkung unter
Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
Transversalquerschnittsansicht eines typischen Schiffs zeigt, auf
das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
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4 eine
Querschnittsansicht einer Metalltafel einer vorhandenen Struktur
ist, die unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
verstärkt
wurde und welche einen Poller umfasst;
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5 eine
Querschnittsansicht einer Metalltafel einer vorhandenen Struktur
ist, welche innerhalb der Metalltafel unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung verstärkt
wurde;
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6 eine
Querschnittsansicht einer Metalltafel einer vorhandenen Struktur
ist, die innerhalb der Metalltafel unter Verwendung eines Verfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung verstärkt
wurde, um ein Kompositstrukturlaminat vorzusehen; und
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7a, b,
und c Querschnittsansichten von Metalltafeln von vorhanden
Strukturen sind, die unter Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung verstärkt
wurden, und bei denen die verstärkenden
Metallschichten Stützelemente
(Versteifungen) der Metalltafeln umfassen.
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In
den Figuren sind entsprechende Teile mit gleichen Referenzziffern
bezeichnet.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Decks einer Ro-Ro Fähre, die
durch das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung verstärkt
wurde. Eine Metalltafel 10, die das ursprüngliche
Deck bildet, ist durch Träger 12 und
Wulstflachstahle 17 mit doppelseitigem Wulst gestützt. Verschiedene
Leitungen und Kabel 14 sowie Feuerisolationsmaterial 15 sind
an der Unterseite 16 der Metalltafel 10 angebracht.
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Die
Metalltafel 10 weist eine ursprüngliche Dicke A auf, die beispielsweise
für ein
Ro-Ro Fährendeck
typischerweise im Bereich zwischen 10 mm und 20 mm liegen würde. Typischerweise
verringern Korrosion und Abnutzung die Dicke der Metalltafel 10 um ungefähr 0,15
mm pro Jahr. Unter diesen Bedingungen müsste die Metalltafel 10 nach
ungefähr
20 Jahren Verwendung ausgetauscht oder verstärkt werden.
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Das
Verfahren zum Verstärken
gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet das Anbringen einer verstärkenden Metallschicht 20 an
der Metalltafel 10 der vorhandenen Struktur. Die Metallschicht 20 ist angeordnet,
dass sie in einem beabstandeten Verhältnis zur Metalltafel 10 liegt,
um dadurch einen Hohlraum 40 zwischen der Metalltafel 10 und
der verstärkenden
Metallschicht 20 zu definieren. Eine dazwischenliegende
Kernschicht aus einem nicht ausgehärteten Kunststoffmaterial wird
dann in den Hohlraum 40 eingespritzt oder gegossen. Wenn
das Kunststoffmaterial ausgehärtet
ist (es kann ein selbstaushärtendes
Kunststoffmaterial sein, das keine Maßnahmen zum Aushärten erfordert,
oder beispielsweise ein Kunststoffmaterial, das ein Erwärmen zum
Aushärten
erfordert), haftet es an einer inneren Oberfläche 18 der Metalltafel 10 und
an einer inneren Oberfläche 22 der
verstärkendem
Metallschicht 20 mit ausreichender Festigkeit, um Scherlasten
zwischen der Metalltafel 10 und der verstärkenden Schicht 20 zu
transferieren, um ein Kompositstrukturelement zu bilden, das Lasten
tragen kann, die beträchtlich
größer als
das Eigengewicht sind. Im Allgemeinen werden alle Schweißnähte vor
dem Einspritzen des Kunststoffmaterials fertig gestellt.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform sind Abstandselemente 30 zwischen
der Metalltafel 10 und der verstärkenden Metallschicht 20 vorgesehen.
Die Abstandselemente 30 können irgendeinen Querschnitt
oder irgendeine Gestalt aufweisen, stehen jedoch typischerweise,
wenn sie an der inneren Oberfläche 18 der
Metalltafel 10 angebracht sind, durch das angrenzende Oberflächenende 34 über die
Metalltafel 10 um die gleiche Menge vor. Dieser Abstand
kann von Hohlraum zu Hohlraum variieren oder er kann innerhalb eines
Hohlraums abhängig von
der Anwendung variieren. Die verstärkende Metallschicht 20 wird
dann an dem anderen Ende 32 der Abstandselemente 30 angebracht,
um dadurch den Hohlraum 40 zu bilden. Auf diese Weise kann
das Verfahren auch auf deformierten oder selbstaufgebeulten Tafeln
ausgeführt
werden. Die Verstärkung sieht
eine gleichmäßige Oberfläche für die verstärkte Seite
vor. Dies ist insbesondere ideal für Ro-Ro Fähren, da es eine gleichmäßige Fahroberfläche für die Fahrzeuge
vorsieht.
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Vorzugsweise
sind die Abstandelemente 30 aus Metall gefertigt und können auf
diese Weise (unter Verwendung von kontinuierlichen Kehlnähten 35) an
die ursprüngliche
Metalltafel 10 sowie unter Verwendung von Stoßnähten 36 an
die verstärkende Metalltafel 20 entlang
der natürlichen
Plattennähte angeschweißt werden.
Günstigerweise
können
die Abstandselemente 30 dazu verwendet werden, den Hohlraum 40 zwischen
der Metalltafel 10 und der verstärkenden Metallschicht 20 in
mehrere kleinere Hohlräume
mit einer Größe zu teilen,
die das Eingießen
des Kunststoffmaterials darin ermöglicht.
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Die
Struktur eines Schiffs 100, für das die Erfindung angewendet
werden kann, ist in 3 dargestellt. Dieses Schiff
ist als doppelhüllige
Struktur mit einer innenseitigen und einer außenseitigen Schale 101, 102 und
einem inneren und einem äußeren Boden 103, 104 geformt.
Ein Querschott 105 ist ebenfalls dargestellt, und das Deck
ist als 106 gezeigt. Der Kielraum ist bei 107,
das Dollbord 108 und ein Strukturrahmen bei 109.
Die vorliegende Erfindung kann für
jedes dieser Teile des Schiffs angewendet werden und selbstverständlich auch
auf andere Teile und andere Schiffe, einschließlich Schiffe mit einer Einfachhülle.
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Der
beste gegenwärtig
dem Anmelder bekannte Weg zum Vorbereiten der vorhandenen Metalltafel
und zum Sicherstellen einer guten Verbindung zwischen den Abstandselementen 30 und
der vorhandenen Metalltafel 10 ist es, die innere Oberfläche 18 der
Metalltafel 10 kugelzustrahlen oder sandzustrahlen. Andere
Verfahren zum Vorsehen der erforderlichen Oberflächenrauhigkeit und einer farb- und
rostfreien Oberfläche,
die für
das Anbinden des Kunststoffmaterials geeignet ist, können jedoch
verwendet werden. Idealerweise sollte die Oberfläche 18 frei von Schmutz,
Staub, Öl
und Wasser sein.
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Der
Zwischenschichtkern 40 sollte vorzugsweise einen Elastizitätsmodul
E von mindestens 250 MPa aufweisen, weiter bevorzugt mindestens
275 MPa, bei der maximal erwarteten Temperatur in der Umgebung,
in der die Verstärkung
verwendet werden soll. In Schiffskonstruktionsanwendungen kann dies 100°C sein.
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Die
Reißfestigkeit,
Druck- und Zugfestigkeiten sowie die Elongation sollten maximiert
werden, damit die verstärkte
Tafel Energie in außergewöhnlichen
Lastfällen
absorbieren kann, wie z. B. bei einem Aufprall. Insbesondere sollten
die Druck- und die Zugfestigkeit des Kunststoffmaterials optimal
mindestens 2 MPa, und vorzugsweise mindestens 20 MPa sein. Die Druck-
und Zugfestigkeiten können selbstverständlich beträchtlich
größer als
diese Minimalwerte sein.
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Die
Duktilität
des Kunststoffmaterials bei der niedrigsten Betriebstemperatur sollte
größer als
diejenige der Metalltafel oder der Metallschichten sein. Ein bevorzugter
Wert für
die Duktilität
des Kunststoffmaterials bei der geringsten Betriebstemperatur ist 50
%. Der thermische Expansions- oder Kontraktionskoeffizient des Kunststoffmaterials
muss auch ausreichend nahe an demjenigen der Metalltafel 10 und
der Metallschicht 20 liegen, so dass eine Temperaturvariation über erwarteten
Betriebsbereich und während
des Schweißens
keine Delaminierung hervorruft. Das Ausmaß, in dem sich die thermischen Expansions-
oder Kontraktionskoeffizienten der zwei Materialien unterscheiden
können,
hängt zum
Teil von der Elastizität
des Kunststoffs ab, wobei man jedoch annimmt, dass der thermische
Expansionskoeffizient oder Kontraktionskoeffizient des Kunststoffmaterials
etwa das Zehnfache von demjenigen der Metallschichten sein kann.
Der thermische Expansionskoeffizient kann durch die Zugabe von Füllern zum Kunststoffmaterial
gesteuert werden.
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Die
Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffmaterial und den inneren
Oberflächen 18, 22 der
Metalltafel und der Schicht sollte mindestens 0,5 MPa, vorzugsweise
mindestens 6 MPa, über
den gesamten Betriebsbereich betragen. Dies wird vorzugsweise durch
das inhärente
Haften des Kunststoffmaterials an dem Metall erreicht, wobei jedoch zusätzliche
Verbindungszusätze
vorgesehen sein können.
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Zusätzliche
Anforderungen, wenn die Metalltafel 10 der Teil einer Schiffshülle ist
(wie es schematisch in 3 dargestellt ist) beinhalten,
dass die Zugverbindungsfestigkeit über die Schnittstelle ausreichend
sein muss, um einem erwarteten negativen hydrostatischen Druck und
Delaminierkräften
aus Metallverbindungen zu wiederstehen. Das Kunststoffmaterial muss
hydrolytisch stabil gegenüber
sowohl See- als auch Süßwasser
sein, und wenn das Element in einem Öltanker verwendet werden soll, muss
es chemische Wiederstandsfähigkeit
gegenüber Ölen aufweisen.
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Günstigerweise
kann das Kunststoffmaterial ein Elastomer sein und die verstärkende Metallschicht 20 kann
ein Stahl, Edelstahl, eine Aluminiumlegierung oder ein anderes typisches
Metall, das für Standardkonstruktionen
verwendet wird, sein. Das Elastomer kann daher im Wesentlichen ein
Polyol (z. B. Polyester oder Polyether) zusammen mit einem Isocyanat
oder einem Di-Isocyanat, einem Kettenverlängerer und einem Füller enthalten.
Der Füller
wird nach Bedarf vorgesehen, um den thermischen Koeffizient der
Zwischenschicht zu verringern, ihre Kosten zu verringern und anderweitig
die physikalischen Eigenschaften des Elastomers zu steuern. Weitere Zusätze, z.
B. zum Verändern
der mechanischen Eigenschaften oder anderer Charakteristika (z.
B. Haftung, Wasser- und Ölwiederstand)
und Feuerhemmer können
ebenfalls enthalten sein.
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Die
Größe der erforderlichen
Einspritzöffnungen
und ihre Positionen hängen
von der verfügbaren
Ausrüstung
zum Einspritzen der Komponenten des Kunststoffmaterials und der
Ausrichtung des Hohlraums ab. Im Allgemeinen gibt es eine Einspritzöffnung pro
Hohlraum. Die Öffnungen
können
entweder in der verstärkenden
Schicht 20 oder der Metalltafel 10 angeordnet
sein und sollten so angeordnet sein, dass ein Spritzen minimiert
oder eliminiert wird. Die Einspritzöffnungen sind idealerweise Schnelltrennöffnungen,
möglicherweise
mit Einwegeventilen, die nach dem Gießen abgeschliffen werden können. Sie
können
auch mit Stöpseln
gedichtet sein, die nach dem Gießen glatt geschliffen werden.
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Luftventilationslöcher sind
in jedem der Mehrzahl der Hohlräume
platziert, damit die gesamte Luft in dem Hohlraum entweichen kann
und um sicherzustellen, dass kein Leerraum verbleibt. Die Luftentweichungslöcher können ein
Gewinde aufweisen, damit Stöpsel
nach dem Einfüllen
eingesetzt werden können,
oder sie können
Ventile oder andere mechanische Einrichtungen enthalten, welche
sie nach dem Füllen
schließen.
Die Luftentweichungslöcher
und irgendwelche Stöpsel
oder Ventile können
glatt geschliffen werden, nachdem das Kunststoffmaterial ausgehärtet hat.
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Stöpsel, die
in die Einspritzöffnungen
oder Luftentweichungslöcher
eingesetzt sind, sollten aus einem Material gefertigt sein, das
galvanische Eigenschaften hat, die mit der Metallschicht 20 kompatibel sind.
Wenn die Metallschicht 20 aus Stahl ist, können die
Stöpsel
aus Messing sein. Metallstöpsel
für Luftentweichungslöcher oder
Einspritzöffnungen
können nach
Bedarf als temperaturgesteuerte Druckentlastungsventile nach Bedarf
ausgeführt
sein.
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Der
Einspritzvorgang muss überwacht
werden, um eine gleichmäßige Befüllung des
Hohlraums ohne jeden Rückdruck,
der ein Anschwellen und eine ungleichmäßige Plattendicke hervorrufen
kann, sicherzustellen, und um sicherzustellen, dass die Dimensionsgenauigkeit
(Kerndicke) innerhalb der festgelegten Grenzen beibehalten wird.
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Nach
der Herstellung und während
der Lebensdauer der Verstärkung
kann es erforderlich sein zu überprüfen, dass
das Elastomer sich korrekt an den Metallschichten angeheftet hat.
Dies kann unter Verwendung von Schall, Ultraschall oder Röntgenstrahlentechniken
geschehen, oder durch jede andere geeignete kalibrierte Technik.
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Auf
diese Weise kann die Metalltafel 10 der vorhandenen Struktur
ohne das Entfernen und Lösen der
Komponenten, wie z. B. eines Stützträgers 12, von
Leitungen oder Kabeln 14, und des Feuerisolationsmaterials
von der Unterseite 18 verstärkt werden.
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Metallische
oder elastomerische Stützelemente 50 von
irgend einer vorgegeben Gestalt mit flachen parallelen Endflächen können ebenfalls
zwischen den Abstandselementen 30 auf die innere Oberfläche 18 der
Metalltafel 10 platziert oder daran angebracht werden,
ehe die verstärkende
Metallschicht 20 an den Abstandselementen 30 angebracht wird.
Diese stützenden
Elemente 50 stützen
die verstärkende
Metallschicht 20 und stellen eine Dimensionsgenauigkeit
(Elastomerdicke und Flachheit der verstärkenden Metallschicht) sicher.
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2 zeigt
in der Draufsicht typische Abstandselemente 30 und Stützelemente 50,
die für
die vorliegende Erfindung verwendet werden können. Am günstigsten sind die Abstandselemente 30 im Querschnitt
rechteckig, so dass sie einfach zusammengefügt werden können, um Hohlräume einer
geeigneten Größe zum Einspritzen
des Elastomers zu bilden. Die flache Oberfläche 32 des Abstandselements 30 stellt
eine ideale Anlegefläche
für die
verstärkende
Metallschicht 20 und zum Herstellen von Stoßnähten oder
Plattennähten 36 dar.
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Die
Dicke B der verstärkenden
Metallschicht 20 ist vorzugsweise größer als 1 mm, kann jedoch jede
Dicke sein, die die erforderlichen strukturellen Charakteristika
vorsieht und die Herstellung, das Handhaben-und das Schweißen vereinfacht,
wie beispielsweise 6 mm. Eine Dicke von 3 mm sieht zusätzliche
10 Jahre Verwendung vor, wobei die Deckplatte strukturell äquivalent
oder besser als die vorhandene Metalltafel 10 an sich gehalten
wird. Eine Dicke C von Kunststoffmaterial liegt optimalerweise zwischen
10 mm und 25 mm, kann jedoch in Abhängigkeit von der Anwendung
und den Strukturanforderungen dicker sein. Beispielsweise kann für Tankdeckel
von Frachtern die durchschnittliche Kerndicke 100 mm dick sein.
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Eine
vollständige
Decküberdeckung,
wobei die Abmessung B 3 mm beträgt
und die Abmessung C 15 mm beträgt,
mit einer Abmessung in der Draufsicht von 140 m mal 19 m (ein typisches
Deck einer Ro-Ro Fähre)
entspricht im Gewicht etwa einem Lastwagen. Ein solches Deck würde im Minimalfall zusätzliche
10 Jahre Benutzung für
die Fähre
vorsehen. Ein solches verstärktes
Deck weist ein Eigengewicht von ungefähr 2,5 kN/m2 im
Vergleich zu einem Eigengewicht des ursprünglichen Decks, das 12,5 mm
dick ist, von 2,2 kN/m2 auf.
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4 stellt
dar, wie das Verfahren für
ein Deck angewendet werden könnte,
das einen Poller umgibt. In einem solchen Fall (und in jedem Fall,
in dem die vorhandene Tafel 10 nicht an ein Metallelement
unter rechten Winkeln oder nahezu rechten Winkeln stößt, z. B.
an Lukenabdeckungen) kann ein Abstandselement 30 verwendet
werden, um die Seitenwand zwischen dem Hohlraum 40 und
der Außenseite
der verstärkten
Struktur zu bilden. Kehlnähte 35 können dann
verwendet werden, um die Abstandselemente 30 an der vorhandenen
Tafel 10 sowie dem Poller anzubringen und um die verstärkende Schicht 20 an
dem Abstandselement 30 anzubringen.
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5 zeigt
eine alternative Positionierung der verstärkenden Schicht 20 relativ
zu der vorhandenen Tafel. Bei dem dargestellten Verfahren wird die verstärkende Schicht
in einem beabstandeten Verhältnis
an die vorhandene versteifte Plattentafel auf der gleichen Seite
wie die vorhandenen Stützelemente 12 (beispielsweise
Längsbalken
und Querträger)
und Versteifungselemente 17 angebracht. Diese Ausführungsform
ermöglicht
es, dass versteifte Hüllen
und Seitenstrukturen, bei denen die äußere Plattenoberfläche angrenzend
an ein Fluid ist (Seewasser, Öl
usw.), verstärkt
werden. Das gleiche Verfahren zur Verstärkung kann an anderen intern
versteiften Platten nach Bedarf angewendet werden, um die Nutzlebensdauer
zu verlängern
oder die Lasttransportfähigkeit
und den Stoßwiederstand
zu erhöhen.
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Bei
dem in 6 dargestellten Beispiel ist die verstärkende Tafel
direkt auf ein angrenzendes Bodenende 19 der vorhandenen
Versteifungselemente 17 unter Verwendung von Stoßnähten 36 geschweißt. Bei
einer solchen Anordnung kann es vorteilhaft sein, aufgrund der großen Tiefe
des Hohlraums, Schaumformen 60 in die Hohlräume zu platzieren,
um das Gesamtgewicht der Verstärkung
zu verringern. Es ist zwar in 6 nicht
explizit dargestellt, aber der Raum oder der Hohlraum zwischen 10 und
20 kann auch Dienstelemente (Leitungen, Kabel), wie es in der britischen
Patentanmeldung Nr. 9926333.7 offenbart ist, enthalten.
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7a zeigt
eine alternative Positionierung der verstärkenden Metallschicht 20 relativ
zu der vorhandenen Struktur. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist die verstärkende
Metallschicht 20 in einem beabstandeten Verhältnis an
der vorhandenen versteiften Plattentafel auf der gleichen Seite
wie die vorhandenen Stützstrukturen 17 angebracht.
Die verstärkende
Schicht 20 ist um die Poller derart gebogen, dass die Poller
zwischen der vorhandenen Metalltafel 10 und der verstärkenden
Metallschicht 20 positioniert sind. Bei der in 7a dargestellten
Ausführungsform
ist die verstärkende
Metallschicht 20 an Abstandselemente 31 geschweißt, die
ebenfalls an eine Oberfläche
der Poller 17 gegenüber
der Oberfläche
des Pollers, mit der der Poller and der Metalltafel 10 angebracht
ist, geschweißt
sind. Die Abstandselemente können
kontinuierlich oder intermittierend sein, damit nicht ausgehärtetes Kunststoffmaterial
frei um die Poller 17 strömen kann oder um Hohlräume mit
begrenztem Volumen zu definieren, die einen oder mehrere Poller
enthalten. 7b stellt eine Ausführungsform
dar, bei der die Abstandselemente 31 nicht für das Anbringen
der verstärkenden Metalltafel 20 an
den Pollern 17 verwendet werden. Die in 7b dargestellte
Ausführungsform
zeigt auch, dass Plattennähte,
welche die verstärkenden Metallschichten 20 verbinden,
an jedem Poller entlang der Länge
des Flanschs dieses Pollers 17 gebildet sind. Die in 7c dargestellte
Ausführungsform zeigt
die Metallschicht 20, die an Winkelversteifungen oder im
begrenzenden Fall Querträgern
oder Längsbalken 12 auf ähnliche
Weise zum Anbringen der verstärkenden
Metallschicht 20 an dem Poller 17, was in 7a und 7b dargestellt
ist, angebracht ist. Bei all den in 7 dargestellten
Ausführungsformen
ist die verstärkende
Metallschicht 20 derart gebogen, dass die Metallschicht 20 weiter
von der Metalltafel 10 in der Umgebung der Träger 12 oder
Poller 17 als in anderen Positionen entfernt ist. Die Metallschicht 20 kann
in jede Gestalt (z. B. gekrümmt, flach,
usw.) gebogen sein und kann aus mehreren Tafeln, beispielsweise
einer zwischen jedem Poller 17, oder als kontinuierliche
Schicht, gebildet sein. Der Vorteil der Ausführungsformen, wie sie in 7 dargestellt
sind, ist, dass die verstärkende
Metallschicht 20 die innere Oberfläche vereinfacht, was es einfacher
macht, Qualitätsbeschichtungen
aufzubringen, was das lokale Plattenbiegen an der geschweißten Verbindung
zwischen Versteifung und Platte verringert, die Wahrscheinlichkeit
für Ermüdungsrisse
von verbindenden Schweißnähten verringert
und eine zusätzliche
Verstärkung
vorsieht, um vorhandene Verstärkungen
zu stabilisieren oder zu verfestigen, die beschädigt sein können, oder anderweitig beeinträchtigt sind.
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Bei
allen Ausführungsformen
kann die Zwischenschicht 40 durch entweder die Metalltafel 10 oder
die verstärkende
Metallschicht 20 eingespritzt werden an so vielen Orten
wie es erforderlich ist, um sicherzustellen, dass die Hohlräume vollständig gefüllt sind.
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Die
in 7 dargestellten Ausführungsformen sind ideal für Strukturen
geeignet, bei denen es eine beträchtliche
Anzahl von Hindernissen, wie z. B. Deckarmaturen, Leitungen, Scharniere
usw. auf der äußeren Oberfläche der
Metalltafel 10 gibt, die das Aufbringen einer Metallschicht
beeinträchtigen
würden,
wie es in 1 gezeigt ist. Ferner kann diese Ausführungsform
für Strukturen
angewendet werden, die einen Versteifungsschaden (Beulen oder Strecken)
durch lokalisierte Überlastung
erfahren haben.
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Bei
noch einer weiteren Ausführungsform werden
vorhandene Versteifungen abgeschnitten, um ihre Länge zu verkürzen und
es werden Ansätze zurückgelassen,
und die verstärkende
Schicht wird an der vorhandenen Tafel in einem zu den Versteifungsansätzen beabstandeten
Verhältnis
angebracht. Bei einer solchen Anordnung muss die Zwischenschicht
dicker sein, um die geforderte Steifigkeit herzustellen. Diese Ausführungsform
ist nützlich, wenn
die Versteifungen deformiert oder beschädigt wurden, oder vorhandene
Schweißnähte zwischen den
Versteifungen und den Platten Risse haben.
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Bei
allen Ausführungsformen
können
vor dem Anbringen der verstärkenden
Schicht Schweißbrüche in den
Versteifungen repariert werden und andere Wartungsarbeiten ausgeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Vorhergehenden im Bezug auf ein Deck
einer Ro-Ro Fähre beschrieben.
Die Erfindung ist jedoch auch für
andere Anwendungen nützlich,
insbesondere solche, bei denen hohe Lasten in einer Ebene und Querlasten erwartet
werden, beispielsweise Lasten durch Zuschlagen, oder bei denen eine
hohe Reißfestigkeit, hohe
Ermüdungsfestigkeit
oder ein hoher Widerstand gegenüber
einer Rissfortpflanzung wünschenswert
ist. Beispiele für
solche Strukturen sind Tunnelauskleidungen, orthotrope Brückendecks, Frachträume, Tankdeckel
von Lasttransportern, Höhlen,
externe Schiffstrukturen, Off-shore Strukturen, insbesondere Helikopter,
Stadiondächer
und Sicherheitsbehälter.